シリコンホースの作り方: 完全な製造ガイド

シリコンホース マンドレル上にシリコーンゴムコンパウンドを積層し、布またはワイヤーで補強し、熱と圧力下でアセンブリを硬化することによって作られます。を生産しているかどうか ストレート減速機、エルボ、または ユニバーサルシリコンホース コアプロセスは、コンパウンドの準備→マンドレルのラッピング→補強→硬化→後処理という同じ順序に従います。このガイドでは各段階を実践的に詳細に説明しているため、プロ仕様のシリコン ホース製造の内容を正確に理解できます。

シリコンホースの製造に使用される材料

シリコンホースの品質は、ほぼ完全に、製造開始前に選択される材料によって決まります。産業用および自動車グレードのホースには、低圧用途とは異なる特定の配合配合物と補強タイプが必要です。

シリコーンゴムコンパウンド

基材は高濃度シリコーンゴム (HCR) で、通常はポリジメチルシロキサン (PDMS) ポリマーが配合されています。主要な化合物の特性は次のとおりです。

• ショア A 硬度範囲: 40～80 、柔軟性の要件に応じて
• 温度耐性: 通常 -60℃～220℃ 標準グレードの場合。特殊化合物の場合は最大 300°C
• 引張強さ: 8～12MPa 自動車グレードのシリコン用
• 破断点伸び: 300～600% 、振動下でも柔軟性を提供

補強材

高性能の自動車、HVAC、または産業用システムで使用されるほとんどのシリコン ホースは、膨張したり潰れたりすることなく圧力に対処するために内部補強を必要とします。一般的なオプションは次のとおりです。

ホースを組み立てる前にマンドレルを準備する方法

マンドレルはホースの内部形状と直径を定義します。硬化後にきれいに型から取り出せるように、正しく準備する必要があります。マンドレルは通常、以下から作られます。 アルミニウム、スチール、または硬質ナイロン ストレートホースの場合は柔軟なナイロンまたは膨張可能なゴムチューブでエルボや複雑な形状に対応します。

マンドレルの準備手順

1. マンドレルの表面をきれいにします 油、ほこり、残留物をイソプロピルアルコールまたはアセトンで徹底的に除去します。
2. 離型剤を塗布する — 通常はシリコンと互換性のある離型ワックスまたは PTFE スプレーを 2 ～ 3 回薄く塗り、各コートを 5 分間乾燥させてから次のコートに塗ります。
3. マンドレルの直径を確認する ターゲットのホース ID に対して。寸法公差は以内でなければなりません ±0.2mm 精密ホース用。
4. マンドレルを予熱する 冷たい表面に施工する場合は、初期レイアップ時のシリコン接着力を向上させるために 60 ～ 80°C に加熱してください。

複数の接続サイズに適合する必要があるユニバーサル シリコン ホースの場合、特に DIY やアフターマーケット用途で、さまざまな取り付けを可能にするために、わずかに先細りのマンドレルが使用されることがあります。

ステップバイステップ: シリコンホースの作り方と巻き方

材料とマンドレルの準備ができたら、レイアッププロセスが始まります。これは最もスキルに依存する段階であり、ホースの破裂強度、壁の均一性、表面仕上げを最も直接的に決定する段階です。

レイヤー 1 — 内側のシリコンライナー

未硬化のシリコーン化合物のシートをロールまたはプレスします（通常は 厚さ2～3mm ) をマンドレルに直接取り付けます。縫い目を10mm以上重ねてハンドローラーでしっかりと巻き、空気溜まりをなくします。インナーライナーは流体媒体と接触するため、滑らかで空隙がない必要があります。

レイヤー 2 — 強化プライの適用

補強生地 (ポリエステル、アラミド、またはグラスファイバー) を、ホースの長さと両端の 15 mm のオーバーハングに合わせてカットします。生地を敷く前に、ライナーの内側表面に未硬化のシリコン ペーストを薄く塗布し、繊維が完全に濡れていることを確認します。多重ホースの場合:

• 交互のプライ角度 45°と135° (バイアスカット) フープと軸強度のバランスを実現
• 各生地層の間に薄いシリコン層を塗布してスタックを接着します。
• 標準の 3 層ホースの総肉厚は約 5～7mm

レイヤー 3 — 外側のシリコン カバー

外側のシリコン シート (1.5 ～ 2 mm) を補強層の上に貼り付けます。しっかり巻いてください。アセンブリ全体をナイロンテープでしっかりと巻き付ける（テープ巻き付け法）か、型に入れます。ナイロンテープは硬化中に圧密圧力を加え、スパイラルテクスチャーを残し、アフターマーケットホースの最終表面仕上げとして残ることがよくあります。

シリコンホースを正しく硬化させる方法

硬化するとシリコーンポリマー鎖が架橋され、柔らかいレイアップが耐久性のあるエラストマーに変わります。 温度と時間は 2 つの重要な変数です 。硬化が不十分な場合、ホースはベタベタして弱くなり、剥離しやすくなります。過剰硬化は脆化や表面亀裂を引き起こす可能性があります。

一次硬化（オーブンまたはオートクレーブ）

テープを巻いたマンドレル アセンブリを空気循環オーブンに置きます。過酸化物硬化 HCR シリコーンの標準硬化条件:

• 温度: 160～180℃
• 期間: 30～60分 壁の厚さに応じて
• プラチナ硬化（付加硬化）シリコーンの場合：120 ～ 150°C、20 ～ 45 分

ポストキュア（二次キュア）

ほとんどの工業用ホースは、型から外された後、二次オーブンでポストキュアを受けて架橋を完了し、臭気や劣化の原因となる過酸化物副生成物を除去します。一般的な後硬化:

• 温度: 200℃
• 期間: 4～8時間 (通常、本番環境では一晩中)
• 引張強度が最大で向上します 15～20% 一次治療のみと比較した場合

脱型、トリミング、後処理

硬化して室温まで冷却した後、ホースをマンドレルから取り外して完成します。この段階は寸法精度と表面品質に影響を与えます。

脱型

まずナイロン製のラッピングテープを剥がします。硬いマンドレルの場合は、引き抜き治具を使用するか、マンドレルとホース内面の間に圧縮空気を当てて、離型剤の結合を破壊します。フレキシブルマンドレル（エルボ用）は空気を抜いて手で引き抜きます。 鋭利な道具を使用してこじ開けないでください — 内側のライナーに傷を付ける危険があります。

トリミングと端部仕上げ

鋭利な刃物または旋盤ツールを使用して、両端を直角にトリミングします。標準のトリミングでは、 15 mm の補強オーバーハング きれいで均一な断面を露出させます。クランプ溝またはビードリテーナーを備えたホースの場合、これらの機能は硬化中に成形されるか、または型から外された後に機械加工されます。

表面仕上げオプション

• テープラップのテクスチャ: レーシングホースやパフォーマンスホースに一般的な技術的な外観をそのまま残しています。
• 滑らかな金型仕上げ： テープラップの代わりに圧縮金型を使用して実現 - OEM および医療用途に推奨
• カラーコーティングまたは色素沈着: シリコーンコンパウンドは、レイアップ前に顔料マスターバッチをコンパウンドにブレンドすることにより、赤、青、黒、およびカスタムカラーで利用できます。

汎用シリコンホースの製造方法

ユニバーサルシリコンホースは、さまざまな接続直径に対応できる階段状または直線状のプロファイルで設計されています。 5 ～ 15 mm のサイズ変動 。正確な OEM 寸法が必要ないアフターマーケットの自動車用途で人気があります。主な製造方法は以下の3つです。

1. ハンドレイアップ（手動ラッピング）

このガイドで説明されている方法。労働集約的ですが、短期間の試作、プロトタイプ、カスタム形状には非常に柔軟です。一般的な出力: 作業者 1 人あたり 1 日あたり 20 ～ 50 本のホース 。中小規模のシリコンホース製造に広く使用されています。

2. 圧縮成形

あらかじめ形成されたシリコーンブランクを閉じたスチール製の型に入れ、下で圧縮します。 100～200トンの圧力 160〜180℃で。最も正確な寸法と最も滑らかな表面仕上げを実現します。標準的なホース形状の大量生産に最適です。工具のコストは通常次のとおりです。 金型あたり 2,000 ドルから 15,000 ドル .

3. 押出加工（ストレートホースのみ）

連続したシリコーンチューブはダイを通して押し出され、同時に強化層と編組され、塩浴または熱風トンネル内で加硫されます。連続した長い長さのストレート チューブを製造し、仕様に合わせて切断します。最適な用途 大容量ストレートユニバーサルホース 標準直径は 10 mm ～ 150 mm です。

品質管理および試験基準

完成したシリコンホースは、特に圧力が重要な用途や高温の用途では、使用前にテストする必要があります。以下のテストは、プロのシリコン ホース製造における標準的な実施方法です。

自動車用途の場合、ホースも次の規格に準拠する必要がある場合があります。 SAE J20、ISO 1307、または ASTM D1711 流体媒体および動作条件に応じて規格が異なります。

よくある欠陥とその防止方法

故障モードを理解することは、メーカーと購入者の両方がシリコーン ホースの品質を評価するのに役立ちます。最も頻繁に発生する製造上の欠陥とその根本原因は次のとおりです。

• 気泡： レイアップ中のローリング圧力が不十分なために層間に空気が閉じ込められる - 真空デバルキングステップまたはより積極的なハンドローリングを使用して防止します。
• 層間剥離: 補強材とシリコーン間の接着不良 — 生地の乾燥（シリコーンペーストの濡れが不十分）または表面の汚染が原因
• 硬化不足の粘着性: 一次硬化中の時間または温度が不十分 - オーブンの校正を確認し、オーブンの壁だけでなくマンドレルの内側でも熱電対を使用してください。
• 壁厚のバリエーション: 不均一な複合シート — カレンダー ロールまたは厚さゲージを使用して、レイアップする前にシートを一定の厚さに事前にカットします。
• マンドレルスティック: 離型剤の失敗 — 常にレイアップと同じ日に離型剤を塗布し、再コーティングせずにマンドレルを再使用しないでください